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5G時(shí)代，“快”仿佛成了最嘹亮的主打歌。

可是，5G在頻譜效率上跟4G相比并沒(méi)有本質(zhì)的不同，因此只能靠增大信號(hào)帶寬來(lái)支撐。

于是5G最先建設(shè)的頻譜就落在了能提供連續(xù)幾百兆帶寬的3.5GHz，中國(guó)電信和聯(lián)通就各自獲取了該頻段100MHz的帶寬。

有了大帶寬的基礎(chǔ)，再加上Massive MIMO等技術(shù)的加持，5G的下行速率自然是高出天際。單用戶(hù)速率可達(dá)1.5Gbps，單小區(qū)吞吐量甚至能達(dá)到6~10Gbps。

可是，在這光鮮亮麗的下載速率背后，上行覆蓋不足的問(wèn)題一直在隱隱作痛。

由于3.5GHz的頻率較高，跟3G和4G所用的2.1GHz或者1.8GHz相比，穿透損耗大，信號(hào)衰減快。

這對(duì)于基站來(lái)說(shuō)倒也沒(méi)啥，體積大能力強(qiáng)發(fā)射功率大，還有波束賦形等技術(shù)支持，所以下行一般來(lái)說(shuō)不成問(wèn)題。

但對(duì)于上行來(lái)說(shuō)就比較難了，手機(jī)體積小能力弱，且由于輻射指標(biāo)的限制，在TDD場(chǎng)景下雙發(fā)場(chǎng)景下也就最大26dBm(0.4瓦)，平均23dBm(0.2瓦)的發(fā)射功率，路徑上還要經(jīng)歷重重折損，離得稍微遠(yuǎn)點(diǎn)，還沒(méi)到達(dá)基站就衰減殆盡了。

為了在達(dá)到5G的高速率的同時(shí)也能兼顧上行覆蓋，各路專(zhuān)家們是傷透了腦筋。最終也確實(shí)提出了一些切實(shí)可行的方案。

一、EN-DC雙連接

在5G初期，優(yōu)先在熱點(diǎn)部署，必然是點(diǎn)狀覆蓋的。為了保證用戶(hù)體驗(yàn)的連續(xù)性，最容易想到的方法就是借用4G完善的覆蓋，手機(jī)同時(shí)連接4G和5G兩條腿走路。5G這條腿一旦沒(méi)信號(hào)了，因?yàn)?G那條腿還在，業(yè)務(wù)也能正常進(jìn)行。

這就是5G的非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)模式，最常用的是選項(xiàng)3x(Option3x)，4G負(fù)責(zé)控制面，5G作為容量的補(bǔ)充。這種方式也叫EN-DC(EnodeB NR Dual Connectify)雙連接。

以上圖為例，在4G和5G共同覆蓋范圍內(nèi)(近中點(diǎn))，手機(jī)可以同時(shí)連接5G 3.5GHz(TDD模式)和4G 2.1GHz(FDD模式)。

基站下行在4G和5G的上同時(shí)發(fā)送信息，容量為兩個(gè)載波之和。對(duì)于上行來(lái)說(shuō)，手機(jī)在4G和5G上各用一根天線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，共享23dBm的功率。

一旦手機(jī)移動(dòng)出了5G的覆蓋范圍(遠(yuǎn)點(diǎn))，手機(jī)就只能斷開(kāi)5G，只用4G了。雖然不再能享受到5G，但4G的容量和覆蓋也還是可以保證的。

這種方式雖然可以解決5G的覆蓋問(wèn)題，但畢竟要看4G的臉色，5G想必是心有不甘的。再說(shuō)了，NSA也只是過(guò)渡方案，最終5G還是要走上自力更生的獨(dú)立部署(SA)路線(xiàn)的。

二、5G內(nèi)部有哪些覆蓋增強(qiáng)方案?

其實(shí)，5G定義的FR1頻譜，其實(shí)已經(jīng)包含了從450MHz到6GHz的廣闊范圍，把2G/3G/4G正在使用的FDD低頻段頻譜全部囊括在內(nèi)，只要這些前輩肯退頻分一些給5G用，5G還是有望獨(dú)立解決覆蓋問(wèn)題的。

FDD模式的歷史悠久，一般頻段較低，帶寬較窄，700M，800M，900M，1800M，2100M等主流頻段都是FDD的;而TDD的頻段相對(duì)較高一些，但是帶寬大，比如2.3GHz，2.6GHz，3.5GHz，4.9GHz等等。

很容易想到，把這些低頻段和高頻段結(jié)合起來(lái)，都部署成5G，不就容量和覆蓋都解決了嗎!

那么，到底要怎么個(gè)高低頻結(jié)合法呢?大體上有下面兩種思路。

思路1：既然5G 3.5GHz的上行有問(wèn)題，那我就拿出一段低頻，不獨(dú)立工作，專(zhuān)門(mén)做只上行的補(bǔ)充!這就是輔助上行(Supplementary Uplink，簡(jiǎn)稱(chēng)SUL)方案。

思路2：部署中頻(例如3.5GHz)和低頻(例如700MHz)兩個(gè)獨(dú)立的5G載波，再借助載波聚合技術(shù)，上下行同時(shí)增強(qiáng)!這就是載波聚合(Carrier Aggregation，簡(jiǎn)稱(chēng)CA)方案。

在思路1，也就是輔助上行方案的基礎(chǔ)上，電信和華為又提出了增強(qiáng)版本，除了在遠(yuǎn)點(diǎn)增強(qiáng)上行覆蓋之外，還能在近中點(diǎn)增強(qiáng)上行容量。這就是“超級(jí)上行”方案。

在思路2，也就是載波聚合方案的基礎(chǔ)上，中興也提出了增強(qiáng)版本，在增強(qiáng)了上行覆蓋的基礎(chǔ)上，上下行的容量也都得到了增強(qiáng)。這就是“時(shí)頻雙聚合”方案。

三、從輔助上行到超級(jí)上行

所謂輔助上行，就是拿出一段低頻和主力的中頻(比如3.5GHz)小區(qū)綁定，低頻只做上行，不能獨(dú)立工作，只能作為上行的補(bǔ)充存在。

在上面的5G頻段表中，可以看到除了傳統(tǒng)的FDD和TDD之外，還有一些頻段被標(biāo)識(shí)為SUL，這就是補(bǔ)充上行專(zhuān)用的。

從上圖可以看出，在小區(qū)近中點(diǎn)，5G的上下行還是使用3.5GHz，畢竟帶寬大速率高;到了遠(yuǎn)點(diǎn)，3.5GHz不堪使用的時(shí)候，才會(huì)激活輔助上行，把上行任務(wù)從3.5GHz交接到2.1GHz。

這個(gè)方案有沒(méi)有改進(jìn)的余地呢?

在TDD頻段，上下行是在不同的時(shí)間發(fā)送信息的。由于下載需求遠(yuǎn)大于上傳，因此TDD上下行時(shí)間的分配是偏向下行的，主流的上下行時(shí)隙配比為3:7。

也就是說(shuō)，在70%的時(shí)間里，上行就這么空著不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。可是我們有用于上行增強(qiáng)的輔助上行啊，在小區(qū)近中點(diǎn)有這樣的資源不用，白白浪費(fèi)多可惜。

于是，電信和華為對(duì)輔助上行的這個(gè)缺點(diǎn)進(jìn)行了修正：在近中點(diǎn)把輔助上行也用起來(lái)，在主載波TDD的間隙上傳數(shù)據(jù)! 這就是“超級(jí)上行”解決方案。

在中頻主載波的TDD下行時(shí)隙，輔助上行就接過(guò)上行的重任;到了主載波的上行時(shí)隙，把上行又交還給主載波就行了。

這樣一來(lái)，TDD主載波和SUL輔助上行進(jìn)行輪發(fā)，在近中點(diǎn)所有的時(shí)間都可以進(jìn)行上行發(fā)送，不但上行速率得以提升，由于還降低了下行數(shù)據(jù)反饋的時(shí)延，間接提升了下行速率!

四、從載波聚合到時(shí)頻雙聚合

所謂載波聚合，就是把兩個(gè)完全獨(dú)立的載波捆綁在一起共同為一部手機(jī)服務(wù)。上行和下行的聚合需要同步進(jìn)行。

因此，如果一個(gè)中頻TDD載波和一個(gè)低頻FDD載波聚合的話(huà)，就可以天然支持上行覆蓋的增強(qiáng)。

以TDD 3.5GHz加FDD 2.1GHz為例，無(wú)論在基站近中點(diǎn)還是遠(yuǎn)點(diǎn)，下行都可實(shí)現(xiàn)雙載波聚合來(lái)進(jìn)行容量增強(qiáng)。

上行在基站近中點(diǎn)，手機(jī)可以使用兩個(gè)頻段的載波共享23dBm的功率同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)點(diǎn)，自然有FDD的上行來(lái)保底。

這個(gè)方案在遠(yuǎn)點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題，但在近中點(diǎn)，TDD和FDD各占用手機(jī)的一路天線(xiàn)并行發(fā)送數(shù)據(jù)是不經(jīng)濟(jì)的。

因?yàn)門(mén)DD載波有100MHz的大帶寬，而FDD載波通常也就跟4G一樣只有20MHz，容量誰(shuí)大誰(shuí)小一目了然，還是讓TDD在自己的上行時(shí)隙盡量雙發(fā)來(lái)得劃算。

并且，由于TDD下行信道估計(jì)依賴(lài)于上行的SRS輪發(fā)，如果單天線(xiàn)發(fā)射就沒(méi)法輪發(fā)，也會(huì)對(duì)下行的波束賦形性能產(chǎn)生影響。

為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，電信聯(lián)合中興在載波聚合的框架下提出了“時(shí)頻雙聚合”方案，上行不但支持TDD和FDD并發(fā)，還支持了和超級(jí)上行類(lèi)似的雙載波輪發(fā)，保證了近中點(diǎn)的容量。

依然以TDD 3.5GHz加FDD 2.1GHz為例，無(wú)論是在基站的近中點(diǎn)還是遠(yuǎn)點(diǎn)，下行依然可以通過(guò)雙載波聚合來(lái)進(jìn)行容量增強(qiáng)。

在近中點(diǎn)，在TDD的下行時(shí)隙，上行可通過(guò)2.1G載波以23dBm的功率來(lái)持續(xù)發(fā)送信號(hào)，到了TDD的上行時(shí)隙再切換為雙發(fā)在3.5G載波上發(fā)送，和超級(jí)上行如出一轍。

由此可見(jiàn)，時(shí)頻雙聚合方案在上行是非常靈活的，綜合起來(lái)可以有3種發(fā)送模式：

1. 下行TDD+FDD載波聚合，上行單天線(xiàn)FDD和雙天線(xiàn)TDD輪發(fā)，為小區(qū)近中點(diǎn)用戶(hù)提供最佳的上行性能;

2. 下行TDD+FDD載波聚合，上行雙天線(xiàn)TDD并發(fā)，為小區(qū)近中點(diǎn)有交調(diào)或者諧波干擾的用戶(hù)提供最佳性能;

3. 下行TDD+FDD載波聚合，上行單天線(xiàn)FDD，為小區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)用戶(hù)提供最佳性能。

五、各種方案的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

對(duì)于NSA組網(wǎng)下EN-DC的上行覆蓋主要取決于4G，現(xiàn)階段4G已完成連續(xù)覆蓋，在此就不進(jìn)行贅述了。

下面著重進(jìn)行超級(jí)上行和時(shí)頻雙聚合的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。

1、覆蓋：這兩個(gè)方案性能類(lèi)似，均取決于低頻載波的上行覆蓋能力。

2、容量：兩者都可增強(qiáng)近中點(diǎn)的上行容量，性能類(lèi)似;但超級(jí)上行只增強(qiáng)上行，對(duì)下行沒(méi)有任何容量增強(qiáng)，時(shí)頻雙聚合可同時(shí)增強(qiáng)上行和下行。

3、時(shí)延：兩個(gè)方案均可以讓上行數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送，下行數(shù)據(jù)及時(shí)確認(rèn)，上行和下行時(shí)延均得以降低。

4、頻譜：輔助上行/超級(jí)上行需要一段專(zhuān)用的頻譜，而低頻段一般都被2/3/4G占據(jù)，完全重耕比較困難;載波聚合/時(shí)頻雙聚合的低頻段5G可以使用DSS(動(dòng)態(tài)頻譜共享)技術(shù)跟4G共享，頻譜相對(duì)容易獲取。

5、復(fù)雜度：輔助上行/超級(jí)上行為小區(qū)內(nèi)上行增強(qiáng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)額外信令開(kāi)銷(xiāo);載波聚合/時(shí)頻雙聚合是小區(qū)間協(xié)調(diào)技術(shù)，涉及到輔載波的測(cè)量，增刪，切換等操作，靈活但是復(fù)雜度高，增加了額外信令開(kāi)銷(xiāo)。

6、標(biāo)準(zhǔn)化：R15協(xié)議已支持輔助上行和下行載波聚合，對(duì)于超級(jí)上行以及時(shí)頻雙聚合所需的上行時(shí)分載波聚合仍在標(biāo)準(zhǔn)化討論中，在R16版本凍結(jié)。

7、芯片：華為海思芯片必然是要支持輔助上行/超級(jí)上行的，高通芯片明確支持載波聚合，后續(xù)是否能完全支持時(shí)頻雙聚合的所有功能還有待多方推動(dòng)。

總體而言這兩個(gè)流派的上行增強(qiáng)技術(shù)各有千秋，具體誰(shuí)能勝出就看后面雙方對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)，芯片和終端的產(chǎn)業(yè)鏈推動(dòng)了。

好了，本期的介紹就到這里，希望對(duì)大家有所幫助。

非常感謝能堅(jiān)持看到最后。